带有A1N插入层的GaN薄膜的结构及应变研究

Abstract

利用金属有机化学汽相沉积(MOCVD)法在硅衬底上生长具有AIN插入层的GaN外延膜，采用高分辨X射线衍射(HRXRD)和卢瑟福背散射/沟道(RBS/Channeling)技术研究分析其结构和应变性质。从RBS＜0001＞沟道谱可知，该外延膜具有良好的结晶品质，χ_(min)＝2.5％。利用不同方位角上XRD摇摆曲线测量，可得出GaN(0001)面与Si(111)面之间的夹角β＝1.379°。通过对GaN(0002)和GaN(10(1-bar)5)衍射面的θ-2θ扫描，可以得出GaN外延膜在垂直方向和水平方向的平均弹性应变分别为-0.10%±0.02％和0.69％±0.09％。通过对{10(1-bar)0}面内非对称轴RBS角扫描可得出由弹性应变引起的四方畸变e_T在近表面处为0.35％±0.02％。外延膜弹性性质表明GaN膜在水平方向具有张应力(e~〃＞0)、在垂直方向具有压应力(e~⊥＜0)，印证了XRD的结果。四方畸变是深度敏感的，通过对不同深度的四方畸变计算可知，A1N插入层下面的GaN外延膜弹性应变释放速度比A1N层上面的GaN层弹性应变释放快，说明A1N层的插入缓解了应变释放速度